JPH11132813A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量計全体を大型化することなく、大口径の
流路を備えることができないなどの課題があった。 【解決手段】 マイクロフローセンサチップ９とセンサ
チップ固定基板１１とを有したセンサユニット８と、流
路２とセンサ取付孔７とを有したボディ１と、本体固定
板１４ａと突出板１４ｃとセンサ固定板１４ｄとを有し
たブラケット１４とを備えて構成したので、流量計全体
を大型化することなく、ボディ１の大きさに対して大口
径の流路２を備えることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体の流量を検
出するための流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は本願出願人が実公平８−２５７２
号公報に開示した流量計を示す分解斜視図、図９は流路
内径が大きくネジ孔が流路に貫通した流量計を示す垂直
断面図、図１０はネジ孔が流路に貫通しないようにボデ
ィの幅を広げた流量計を示す垂直断面図である。

【０００３】図８ないし図１０において、１００はボデ
ィ、１０１は流路、１０２は流速センサを有したセンサ
ユニット、１０３はセンサユニット１０２を流路１０１
に臨ませて保持するセンサ取付孔、１０４はネジ孔、１
０５はガスケット、１０６はセンサユニット１０２を気
密的に金属接合するブラケット、１０７はネジである。
また、Ｗ１およびＷ２は流路１０１と垂直方向のボディ
１００の幅であり、幅Ｗ２は幅Ｗ１よりも大きい。Ｄ１
およびＤ２は流路１０１の内径であり、内径Ｄ２は内径
Ｄ１よりも大きい。Ｌはネジ１０７の有効長さである。

【０００４】すなわち、図９に示す流量計は、図８に示
す流量計の内径Ｄ１よりも大きな内径Ｄ２にてボディ１
００に流路１０１を形成し、さらにネジ１０７の有効長
さＬを確保するようにネジ孔１０４を設けた結果、ネジ
孔１０４が流路１０１に貫通した構造となっている。そ
して、図１０に示す流量計は、ネジ１０７の有効長さＬ
を確保し、かつ、ネジ孔１０４が流路１０１に貫通しな
い構造とするために、ボディ１００の幅を幅Ｗ１よりも
大きな幅Ｗ２とし、ネジ孔１０４，１０４同士の間隔を
内径Ｄ２よりも大きくしたものである。

【０００５】次に動作について説明する。図８ないし図
１０において、流路１０１に導入された被測定流体は、
センサユニット１０２によって流速を検出される。そし
て、この検出された流速信号に基づいて図示しない演算
手段によって流量が算出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の流量計は以上の
ように構成されているので、ボディ１００の大きさに対
して流路１０１の内径が大きな場合にネジ１０７の有効
長さＬを確保しようとすると、流路１０１にネジ孔１０
４が貫通してしまい、被測定流体の流れの妨げになるな
どの課題があった。また、ネジ１０７の有効長さＬを確
保し、かつ、ネジ孔１０４が流路１０１に貫通しない構
造とするためには、ボディ１００の幅を幅Ｗ１よりも大
きな幅Ｗ２としなければならず、ボディ１００を大型化
しなければならない。すなわち、ボディ１００の大型化
に伴い、成形金型が高価になるほか、流量計全体が大型
化し重量も増加するため、使い勝手も悪くなるなどの課
題があった。

【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、流量計全体を大型化することな
く、大口径の流路を備えることができる流量計を得るこ
とを目的とする。

【０００８】また、この発明は十分な精度と強度とを備
え安価に製造できるブラケットを備えた流量計を得るこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る流量計
は、流速検出素子と素子固定基板とを有する流速センサ
と、流路とセンサ取付孔とを有する本体と、ブラケット
とを備えるとともに、当該ブラケットに本体固定板とセ
ンサ固定板とを設けてなるものである。

【００１０】この発明に係る流量計は、金属薄板を絞り
加工により成形してなるブラケットを備えたものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による流
量計を示す垂直断面図、図２は流路の入口方向から見た
突出部を示す正面図、図３は突出部付近の構造を示す拡
大断面図、図４は流量計を示す分解斜視図、図５はブラ
ケットを示す平面図、図６はブラケットを示す側面図、
図７は図５のＡ−Ａ断面図である。

【００１２】図において、１は例えば、ガラス繊維強化
熱可塑性樹脂により射出成形あるいはダイカスト成形さ
れたボディ（本体）であり、被測定流体の流れる方向を
指定する指標部１ａを側面に有している。２は被測定流
体が流れる円形断面の流路であり、入口側の断面積を出
口側の断面積よりも大きく形成し、かつ、入口側から出
口側に向かって内径が縮小するように勾配が１度程度の
テーパ状に形成したものである。すなわち、成形後に流
路２から金型を容易に引き抜くことができるように流路
２をテーパ状に形成することで、射出成形法あるいはダ
イカスト成形法を用いて容易かつ安価に製造することが
できるようにしたものである。なお、この実施の形態の
被測定流体としては、例えば、空気、窒素、アルゴン、
炭酸、酸素などの気体を対象としているが、本発明の対
象はこれに限られず、液体用の流量計であってもよい。

【００１３】３はリング状のアルミニウム製スペーサ４
を係止する段部、５は流路２の入口側の内壁に互いに対
向して設けられ、スペーサ４の外周部に当接することに
よりこれを保持する２対の突出部である。すなわち、図
３に拡大して示したように、流路２の入口側もテーパ状
に形成されているため、何らの手当てをしなければ、同
一外径のスペーサ４を段部３に至るまで順次嵌挿してい
くと、流路２の入口側に位置するスペーサ４と流路２の
内壁との間に隙間が生じ、この隙間によりスペーサ４お
よび整流用金網６にがたつきが生じて被測定流体の流れ
を乱し、高精度の流量検出が困難となる。そこで、かか
る隙間を埋めるべく突出部５を流路２の内壁に形成し、
スペーサ４および整流用金網６のがたつきを防止したも
のである。

【００１４】６はスペーサ４に挟持され被測定流体の流
れを整えるステンレス製の整流用金網、６ａは被測定流
体が逆流するような事態が生じたときに被測定流体中の
塵などを除去するステンレス製のフィルタ用金網であ
る。７は流路２に連通するように形成され後述するセン
サユニット（流速センサ）８のセンサチップ固定基板
（素子固定基板）１１と係合するセンサ取付孔である。

【００１５】センサユニット８は、被測定流体の流速を
検出するマイクロフローセンサチップ（流速検出素子）
９と当該マイクロフローセンサチップ９を片面に固定し
他面から当該マイクロフローセンサチップ９の検出信号
を取り出すリード線（導線）１０を導出する金属製のセ
ンサチップ固定基板１１とから構成されている。このリ
ード線１０はセンサチップ固定基板１１に挿通され、ガ
ラス封着材によって固定されている。

【００１６】マイクロフローセンサチップ９には、例え
ば、本願出願人が特願平３−１０６５２８号に係る明細
書等において開示した半導体ダイアフラム構成のものを
使用することができる。すなわち、このマイクロフロー
センサチップ９は、図示例を省略するが、発熱部とこの
発熱部の上流側および下流側に配設された２つの温度検
出部を有し、これら２つの温度検出部によって検出され
る温度の差を一定に保つために必要な発熱部に対する供
給電力から流速に対応する流量を求めたり、あるいは一
定電流または一定電力で発熱部を加熱し、２つの温度検
出部によって検出される温度の差から流量を求めること
ができるように形成されている。そして、このマイクロ
フローセンサチップ９は、熱絶縁されたきわめて薄いダ
イアフラム構造を採用しているため、高速応答、低消費
電力という特長を備えている。

【００１７】また、図１および図４ないし図７におい
て、１４はセンサユニット８をセンサ取付孔７の所定位
置に固定するためのブラケットであり、ステンレス鋼板
（金属薄板）をプレス成形したものである。このブラケ
ット１４は、センサ取付孔７の反流路２側の外周縁部付
近にＯリング１７を介してネジ１８によってボディ１に
固定される本体固定板１４ａと、当該本体固定板１４ａ
に突設され、後述する回路基板２７の係合突部２７ｂと
係合する係合孔１５ｃを有した基板支持片１４ｂと、本
体固定板１４ａから流路２側に突設した突出板１４ｃ
と、突出板１４ｃの先端部に設けられセンサチップ固定
基板１１を固定するセンサ固定板１４ｄとを一体に有し
ている。

【００１８】なお、図４において、ネジ１８の数を省略
して１本しか描いていないが、４本のネジ１８が用いら
れることは言うまでもない。基板支持片１４ｂは、ステ
ンレス鋼板をプレス成形することで本体固定板１４ａと
一体に形成されているため、弾性変形が可能である。ま
た、１５ａはリード線１０を挿通するリード線挿通孔、
１５ｂはネジ１８を挿通するネジ孔である。なお、セン
サチップ固定基板１１は、センサ固定板１４ｄに対し
て、例えば、電気抵抗溶接、半田接合、共晶接合あるい
は電子ビーム溶接などにより気密的に金属接合されてい
る。

【００１９】１６はセンサ取付孔７の反流路２側の外周
縁部近傍に当該センサ取付孔７と同軸状に、かつ、当該
センサ取付孔７の内径よりも大きな内径となるように凹
設され、ブラケット１４の突出板１４ｃと係合するブラ
ケット位置決め部である。また、図１および図４におい
て、１９はブラケット１４の基板支持片１４ｂと係合す
るようにボディ１の内壁面に突出形成された２本のブラ
ケット位置決め用突条である。この２本のブラケット位
置決め用突条１９，１９は平行に設けられ、その間隔は
基板支持片１４ｂの幅とほぼ同じであり、これにより基
板支持片１４ｂを案内する溝が形成されることとなる。

【００２０】すなわち、ブラケット１４のセンサ固定板
１４ｄに予め固定されているマイクロフローセンサチッ
プ９をボディ１のセンサ取付孔７に挿通して流路２に露
出させる際に、ブラケット１４の基板支持片１４ｂを２
本のブラケット位置決め用突条１９，１９によって形成
された案内溝に係合させて滑らせることにより、マイク
ロフローセンサチップ９がセンサ取付孔７のほぼ中央を
通過して所定の位置に正確かつ容易に納まるようにし、
きわめて微細な構造を持つマイクロフローセンサチップ
９がセンサ取付孔７の縁やボディ１の内壁面に接触して
破損するのを防止できるように構成したものである。

【００２１】２０はボディ１と図示しない配管とを接続
するためにダイカスト成形されたアルミニウム製のフラ
ンジであり、ボディ１に設けられた係合突部２１に係合
する係合孔２２を有し、当該係合突部２１とネジ２３に
よって固定されるものである。２４および２５は例えば
合成ゴムからなるＯリングである。

【００２２】２７はセンサユニット８のリード線１０が
導通固定されるリード線取付孔２７ａと、当該センサユ
ニット８の動作回路と、基板支持片１４ｂの係合孔１５
ｃに係合する係合突部２７ｂと、コネクタ２７ｃとを有
した回路基板である。この動作回路は、例えば、抵抗ブ
リッジ回路や増幅回路、Ａ／Ｄ変換回路などを備えてい
る。なお、この回路基板２７は、ボディ１に対して固定
手段２８ａ，２８ｂによって固定されている。

【００２３】また、回路基板２７の幅は、ブラケット１
４の基板支持片１４ｂ，１４ｂ間の寸法とほぼ等しくな
っている。したがって、回路基板２７は、その係合突部
２７ｂを、ブラケット１４の基板支持片１４ｂ，１４ｂ
を各々外側に弾性変形させ、係合孔１５ｃに係合させる
ことにより、コネクタやケーブル部材などを使用するこ
となくセンサユニット８と容易に接続できるとともに、
基板支持片１４ｂ，１４ｂによって支持できるように構
成したものである。

【００２４】３０はマイクロフローセンサチップ９の検
出信号に基づいて被測定流体の流量を算出する図示しな
い演算装置や、被測定流体の種類に応じた流量特性を当
該演算装置によって補正する際に使用される補正係数を
予め記憶しておく図示しないメモリなどからなる回路基
板である。これら図示しない演算装置やメモリには、設
定操作や演算処理のためのアルゴリズムなども予め書き
込まれており、例えば、表示モード設定、ガス種設定、
アナログスケーリングなどの各種機能の設定やパラメー
タ設定を行う設定モードや、瞬時流量、積算流量、逆積
算流量などの流量演算を実行させる測定モードなどを実
現するための制御プログラムが予め書き込まれている。
また、当該メモリは、測定された流量データなども随時
保存できるようになっている。

【００２５】なお、この回路基板３０と回路基板２７と
は、コネクタ２７ｃと図示しないケーブルなどにより接
続されている。また、３１はボディ１に設けられ、回路
基板３０を固定する固定手段である。３２は外部出力用
のコネクタであり、例えば、図示しないパーソナルコン
ピュータとケーブル接続して通信可能に形成したもので
ある。

【００２６】３４はガラス繊維強化熱可塑性樹脂などに
より成形され、ボディ１に装着可能に形成したカバーで
あり、図示しない演算装置に各種の設定入力を行う設定
スイッチ３６と、当該設定スイッチ３６による設定内容
や当該演算装置の出力結果などを表示する液晶表示器３
８とを備えている。また、このカバー３４の側面中央の
下部には、ボディ１の側面中央の上部に１対設けられた
係合突部３５，３５と弾性的に係合する１対の係合孔３
４ａ，３４ａが設けられている。これら係合突部３５，
３５および係合孔３４ａ，３４ａは、カバー３４をボデ
ィ１に対して装着方向を反転させた場合にも係合する位
置に設けられている。すなわち、カバー３４はボディ１
に予め装着して出荷されるが、ボディ１の設置場所の制
約により、カバー３４の設定スイッチ３６と液晶表示器
３８の向きがユーザーに対して逆になり操作上不便を来
す場合があるが、かかる場合にカバー３４をボディ１に
対して装着方向を反転し係合させることによって容易に
装着できるように構成したものである。

【００２７】３９はカバー３４に配設された設定スイッ
チ３６の上面を覆うように設けられた保護フィルム、４
０は設定スイッチ３６と液晶表示器３８の動作回路など
を備えた回路基板であり、図示しないコネクタやケーブ
ルなどにより回路基板３０と接続されている。また、こ
の回路基板４０は、カバー３４内に設けられた固定手段
４２ａ，４２ｂなどによってカバー３４に固定されてい
る。

【００２８】次に流量計の組み立て手順について説明す
る。入口側の流路２にはスペーサ４と整流用金網６とを
交互に嵌挿する。そして、フランジ２０をＯリング２
４，２５を介してネジ２３によってボディ１に固定す
る。一方、流路２の出口側にはフィルタ用金網６ａを配
設し、フランジ２０をＯリング２５を介してネジ２３に
よってボディ１に固定する。ブラケット１４のセンサ固
定板１４ｄに予め固定されているマイクロフローセンサ
チップ９を、ボディ１のセンサ取付孔７に挿通して流路
２に露出させる際には、ブラケット１４の基板支持片１
４ｂを２本のブラケット位置決め用突条１９，１９によ
って形成された案内溝に係合させて滑らせることによ
り、マイクロフローセンサチップ９をセンサ取付孔７の
ほぼ中央を通過させ所定の位置に正確かつ容易に納める
ことができ、きわめて微細な構造を持つマイクロフロー
センサチップ９がセンサ取付孔７の縁やボディ１の内壁
面に接触して破損するのを防止できる。

【００２９】また、ブラケット１４の突出板１４ｃをボ
ディ１のブラケット位置決め部１６に係合させることに
よって、センサ取付孔７に対して容易に位置決めするこ
とができ、組み立て作業が容易である。また、センサチ
ップ固定基板１１は、センサ固定板１４ｄに対して予め
気密的に金属接合されているので、当該接合部分での気
密性は十分に確保される。さらに、ブラケット１４は、
Ｏリング１７を介してネジ１８によりボディ１に強固に
固定されるので、本体固定板１４ａとボディ１との気密
性も十分に確保される。

【００３０】また、ブラケット１４に突出板１４ｃを形
成したことにより、ボディ１に対するネジ１８の有効長
さを容易かつ十分に確保できる。したがって、ネジ１８
の有効長さを確保するために、当該ネジ孔が流路２に貫
通してしまうような事態を回避できる。これにより、ボ
ディ１に大口径の流路２を設ける場合であっても、ブラ
ケット１４の突出板１４ｃの長さとボディ１の当該ネジ
孔を設ける箇所の肉厚とをネジ１８の有効長さに応じて
適宜調整して製造すれば、ボディ１全体を大型化しなく
ても済み、小型・軽量化による製造コストの削減に寄与
することができる。

【００３１】回路基板２７は、基板支持片１４ｂの弾性
変形を利用して係合突部２７ｂを係合孔１５ｃに係合さ
せるとともに、リード線取付孔２７ａにセンサユニット
８のリード線１０を挿通して半田付けすることにより、
コネクタやケーブル部材などを使用することなくセンサ
ユニット８と容易かつ迅速に接続できる。また、回路基
板２７は、固定手段２８ａ，２８ｂによりボディ１に固
定されているとともに、基板支持片１４ｂによっても支
持されているので、安定した固定が可能となる。

【００３２】また、回路基板３０は、固定手段３１によ
ってボディ１に固定する。なお、回路基板３０と回路基
板２７とは、コネクタ２７ｃと図示しないケーブルなど
により接続する。

【００３３】カバー３４は係合孔３４ａをボディ１の係
合突部３５に係合させることにより、ボディ１に装着す
る。このようにカバー３４はボディ１に予め装着して出
荷されるが、ボディ１の設置場所の制約により、カバー
３４の設定スイッチ３６と液晶表示器３８の向きがユー
ザーに対して逆になり操作上不便を来す場合がある。か
かる場合には、設置現場においてカバー３４をボディ１
に対して装着方向を反転して装着すればよく、液晶表示
器３８などの表示を見やすくできる。

【００３４】次に動作について説明する。図示しないメ
モリには、被測定流体の種類に応じた流量特性を図示し
ない演算装置によって補正する際に使用される補正係数
を予め記憶してあるので、液晶表示器３８の表示を見な
がら、設定スイッチ３６による所定の操作によって該当
する被測定流体を選択し設定する。被測定流体は流路２
の入口側から流路２に導入され、整流用金網６によって
整流される。そして、被測定流体はセンサユニット８の
マイクロフローセンサチップ９によって流速を検出さ
れ、リード線１０からその検出信号を回路基板２７に出
力する。検出信号は、所定の信号変換や増幅などを経
て、回路基板３０の図示しない演算装置に取り込まれ、
補正やリニアライズを経て流量データに変換される。流
量データの出力は、例えば、４−２０ｍＡ出力や積算パ
ルス出力で行われ、液晶表示器３８にも表示される。

【００３５】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、ブラケット１４を用いてセンサユニット８を流路２
に設けたので、流量計全体を大型化することなく、ボデ
ィ１の大きさに対して大口径の流路を備えることができ
る効果が得られる。したがって、成形金型費用も安価と
なり、また流量計の重量も軽量化でき、使い勝手も良く
なる。また、ブラケット１４は、ステンレス鋼板をプレ
ス成形して形成したので、十分な精度と強度とを備える
ことができ、しかも安価に製造できる効果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、流速
検出素子と素子固定基板とを有する流速センサと、流路
とセンサ取付孔とを有する本体と、ブラケットとを備え
るとともに、当該ブラケットに本体固定板とセンサ固定
板とを設けて構成したので、流量計全体を大型化するこ
となく、本体の大きさに対して大口径の流路を備えるこ
とができる効果がある。したがって、成形金型費用も安
価となり、また流量計の重量も軽量化でき、使い勝手も
良くなるという効果がある。

【００３７】この発明によれば、ブラケットは金属薄板
を絞り加工により成形して構成したので、十分な精度と
強度とを備えることができ、しかも安価に製造できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による流量計を示す垂
直断面図である。

【図２】流路の入口方向から見た突出部を示す正面図で
ある。

【図３】突出部付近の構造を示す拡大断面図である。

【図４】流量計を示す分解斜視図である。

【図５】ブラケットを示す平面図である。

【図６】ブラケットを示す側面図である。

【図７】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図８】本願出願人が実公平８−２５７２号公報に開示
した流量計を示す分解斜視図である。

【図９】流路内径が大きくネジ孔が流路に貫通した流量
計を示す垂直断面図である。

【図１０】ネジ孔が流路に貫通しないようにボディの幅
を広げた流量計を示す垂直断面図である。

【符号の説明】

１ ボディ（本体） ２ 流路 ７ センサ取付孔 ８ センサユニット（流速センサ） ９ マイクロフローセンサチップ（流速検出素子） １１ センサチップ固定基板（素子固定基板） １４ ブラケット １４ａ 本体固定板 １４ｄ センサ固定板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体の流速を検出する流速検出素
   子と当該流速検出素子を固定する素子固定基板とを有す
   る流速センサと、前記被測定流体が流れる流路と当該流
   路に連通するセンサ取付孔とを有する本体と、前記流速
   センサを前記センサ取付孔に取り付けるブラケットとを
   備えるとともに、当該ブラケットに、前記センサ取付孔
   付近の本体にネジ止め固定される本体固定板と当該本体
   固定板よりも前記流路側へ突出して前記流速センサを当
   該流路に臨むように保持するセンサ固定板とを設けてな
   る流量計。
2. 【請求項２】 ブラケットは金属薄板を絞り加工により
   成形してなることを特徴とする請求項１記載の流量計。